高速公路定測階段路線方案優(yōu)化方法

尚彥宇

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都610031)

高速公路勘察設(shè)計階段一般分為初測初勘外業(yè)驗收、初步設(shè)計、定測詳勘外業(yè)驗收、施工圖設(shè)計4個階段，每一個階段都有不同的側(cè)重點，設(shè)計方法、內(nèi)容、深度也有所區(qū)別。定測詳勘外業(yè)驗收階段在整個勘察設(shè)計周期中扮演了承上啟下的角色，既是對初步設(shè)計工作的消化與深化，又為施工圖設(shè)計開展做了必要的準(zhǔn)備，對確定總體工程方案，推進(jìn)項目建設(shè)起到舉足輕重的作用，是高速公路設(shè)計中一個重要的階段。

路線方案設(shè)計是公路工程設(shè)計的核心，多方案比選則是路線方案設(shè)計的精髓，在定測詳勘階段也不例外，仍要將堅持多方案比選原則，尤其是在山區(qū)高速公路的設(shè)計中。與初步設(shè)計階段大范圍、大思路的方案比選不同，定測詳勘外業(yè)驗收階段的方案優(yōu)化體現(xiàn)出較強(qiáng)的針對性、局部性、細(xì)節(jié)性、專業(yè)協(xié)作性等特點，其優(yōu)化方法也呈現(xiàn)了較強(qiáng)的規(guī)律性。

1 定測方案優(yōu)化的方法

(1)第一步:各專業(yè)認(rèn)真研讀初步設(shè)計評審會專家組意見及咨詢意見，領(lǐng)會意見精神，總結(jié)初步設(shè)計存在的問題，確定定測優(yōu)化方案的原則，提出優(yōu)化的方向。

初步設(shè)計評審會后，由項目總體負(fù)責(zé)人組織總體組各專業(yè)認(rèn)真研讀初步設(shè)計評審會專家組意見及咨詢意見，逐條消化，逐條回復(fù)，領(lǐng)會精神，舉一反三;同時結(jié)合初步設(shè)計遺留的問題、處理不好的問題，確定定測方案優(yōu)化的原則，提出優(yōu)化的方向，為下一步開展工作明確思路。

(2)第二步:現(xiàn)場踏勘，初步確定優(yōu)化方案。

根據(jù)定測方案優(yōu)化的原則與方向，結(jié)合初步設(shè)計方案，在1∶2000地形圖上初步提出擬優(yōu)化線位，整理出現(xiàn)場踏勘的重點內(nèi)容。總體組踏勘現(xiàn)場，核實疑點，初步確定優(yōu)化方案。

(3)第三步:各專業(yè)根據(jù)初步優(yōu)化方案開展內(nèi)業(yè)工作(必要時實測控制性斷面)，提出存在的問題。

各專業(yè)根據(jù)初步優(yōu)化方案平縱面開展內(nèi)業(yè)工作，橋梁初擬橋跨，路基帶草帽子，初估土石方量，提出路線進(jìn)一步優(yōu)化的意見，局部困難路段采用實測控制性橫斷面的方式確定路線平縱的最佳位置。

(4)第四步:結(jié)合各專業(yè)意見，路線調(diào)整方案，局部困難路段，進(jìn)行方案會審，確定方案。

(5)第五步:優(yōu)化方案提交咨詢審查。

方案優(yōu)化完成后，繪制路線平縱面圖，提交咨詢中間審查。

(6)第六步:根據(jù)咨詢意見修改，開放定測。

根據(jù)咨詢中間審查意見，修改路線平縱面，與咨詢審查單位達(dá)成一致意見后，開始開展定測工作。

(7)第七步:各專業(yè)負(fù)責(zé)人沿定測中線踏勘，初步確定擋墻、橋、涵等位置，提出道路改移方案。

各專業(yè)根據(jù)定測方案初步確定擋墻、橋梁、涵洞、通道等位置，待測量組中樁放線完成后，各專業(yè)負(fù)責(zé)人沿著中線踏勘，核實構(gòu)造物的布設(shè)，并及時發(fā)現(xiàn)內(nèi)業(yè)遺漏的問題。

(8)第八步:根據(jù)外業(yè)資料、沿線探勘情況、施工標(biāo)段劃分調(diào)整路線縱斷面，必要時調(diào)整平面。

根據(jù)外業(yè)實測資料，各專業(yè)結(jié)合土石方平衡、涵洞通道、分離式立交設(shè)置進(jìn)一步調(diào)整縱斷面，最終穩(wěn)定路線方案。

2 實例分析

本文結(jié)合成自瀘赤高速公路內(nèi)江段項目的定測路線優(yōu)化實例，對高速公路定測階段路線方案優(yōu)化的方法進(jìn)行詳細(xì)分析。

2.1 成自瀘赤高速公路內(nèi)江段項目概況

成都～自貢～瀘州(川黔界)高速公路地處川南腹地城市群區(qū)域，位于四川省的成都市、眉山市、內(nèi)江市、自貢市和瀘州市境內(nèi)。采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計速度80 km/h，路基寬度24.5m。

內(nèi)江段全境位于威遠(yuǎn)縣，項目沿線遭遇煤礦采空區(qū)、危巖落石、巖堆、錯落、滑坡、溶洞等多種不良地質(zhì)，地形地質(zhì)條件復(fù)雜，還有各鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)劃、天然氣管線、基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)、河道水庫等控制點。初步設(shè)計推薦線全長51.516 km，橋梁48座，共計10 963.5m，占21.28%，隧道1座，長1 493.5m，互通式立交4座、服務(wù)區(qū)停車區(qū)各1處。

2.2 定測方案優(yōu)化的主要原則

初步設(shè)計評審后，結(jié)合評審會審查意見、專家、咨詢及地方意見，并根據(jù)初步設(shè)計遺留的問題，確定定測方案優(yōu)化的主要原則如下。

2.2.1 縮短橋梁、降低造價

本項目橋梁比例較高，縮短橋梁能有效的降低造價，主要通過以下方法:平面線位調(diào)整，尋找最窄處跨越河流溝渠;水位或標(biāo)高不控制的橋梁降低標(biāo)高，縮短橋梁;非跨路、河溝的橋梁，考慮改路基的可能性。

2.2.2 減少高填深挖路段、減少土石方、保護(hù)環(huán)境

本項目起點至K134路段山體較陡峻，初步設(shè)計該段高填深挖路段較多，合理的優(yōu)化平縱面減少高填深挖路段，減少土石方數(shù)量;K134至終點路段為丘陵地區(qū)，應(yīng)避免出現(xiàn)高填深挖路段，保護(hù)環(huán)境。

2.2.3 減少軟基路段

本項目軟土主要分布于河流沖積階地、丘陵間沖溝(槽)、坳溝等低洼地段，主要以淤泥質(zhì)粘性土為主，多呈流塑～軟塑狀，厚度一般在0～12之間，平均深度在6m左右。沿線主要分布于線路起點～K113須家河組寬緩的坳溝溝床，K135之后侏羅系紅層坳溝溝床，根據(jù)靜探成果及室內(nèi)試驗成果，本合同段主線軟基路段共長約10.185 km，其中厚度較大的紅層段(K132之后)軟基長度合計8.51 km，其余段厚度較薄。

根據(jù)山區(qū)軟土厚度分布不均勻的特性，加強(qiáng)軟土調(diào)查工作，提出軟土分布較薄的路段，指導(dǎo)路線設(shè)計。

2.2.4 采空區(qū)盡量避讓，如無法繞避，宜盡量采用路基通過

本項目共計三段穿越采空區(qū)，采空區(qū)處理代價較高，且處理效果不理想，因此路線設(shè)計應(yīng)盡量避讓采空區(qū)。如無法繞避，應(yīng)從最窄路段通過或從老煤礦洞口前穿越;路線標(biāo)高宜盡量降低，以路基通過，避免產(chǎn)生高墩大跨橋梁;路基宜放坡為主，盡量不采用支擋結(jié)構(gòu);涵洞通道應(yīng)盡量縮短長度。

2.2.5 遠(yuǎn)離危巖落石路段

本項目危巖主要分布于K116+724～K117+738(左187m～右227m)、隧道出口段、K130+067～K130+929(左124m～右241m):巖性為細(xì)至中粒砂巖，巖層近水平，節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖體完整性較差。部分危巖節(jié)理裂隙已貫通，穩(wěn)定性較差。局部段崩落落石發(fā)育，在坡腳有不同大小的碎塊石堆積，粒徑0.1～0.8m不等。因此危巖路段路線布設(shè)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離危巖落石，若確實無法遠(yuǎn)離，或遠(yuǎn)離代價較高，應(yīng)采取相應(yīng)的措施。

2.2.6 巖堆路段

本項目巖堆主要分布于隧道出口段、K128+425～K128+690(左123m～右61m):堆積體物質(zhì)成分主要為低液限粘土夾塊石，石質(zhì)為砂巖、泥巖和灰?guī)r，一般在0.3～1.5m之間，堆積體厚度一般在3～5m，部分較厚，且穩(wěn)定性差。因此巖堆路段路線布設(shè)應(yīng)盡量繞避，若無法繞避，路線宜降低標(biāo)高，以挖方通過，避免出現(xiàn)橋梁或以高填方通過。

2.2.7 隧道路段

本項目馬鞍山隧道穿越煤系底層，為低瓦斯隧道，施工危險性大，且存在多處采空區(qū)，造價較高，宜盡量繞避采空區(qū)，同時縮短隧道長度，降低造價。

2.2.8 與天然氣管線平行路段，需要控制爆破，宜盡量減少挖方量

本項目K127至K132路段與天然氣輸氣干管平行，距離50～200m不等，施工需要控制爆破，初步設(shè)計中該段挖方量較大，棄方較大，且橋梁工程也較多，因此該段宜進(jìn)一步進(jìn)行標(biāo)高比較，盡量減少挖方，縮短橋梁。

2.2.9 立交交通量較小，靈活運用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，減小立交規(guī)模

本項目共設(shè)置4個互通式立交，均為單喇叭，立交預(yù)測交通量較小，結(jié)合地形減小A型單喇叭的環(huán)形匝道半徑，減小立交規(guī)模。

2.3 定測方案優(yōu)化的成果

結(jié)合初步設(shè)計批復(fù)意見和初步設(shè)計審查報告意見，綜合考慮地質(zhì)、地貌、工程量和建筑物拆遷情況，對以下路段進(jìn)行平縱優(yōu)化調(diào)整(表1)。

表1 優(yōu)化一覽表

2.3.1 起點 ～K109+400段

初設(shè)線位與巫汪路相交，采用上跨方案，由于被交路標(biāo)高位于山腰，導(dǎo)致初設(shè)方案走高，跨越溝谷設(shè)置了3座大橋;定測線繞避了新農(nóng)煤礦高炭層采空區(qū)，在縱斷面上降低設(shè)計高程，主線下穿巫汪路，取消了斑竹屋大橋、關(guān)家溝大橋、何家灣大橋，減少采空區(qū)上的橋梁489.5m，增加一分離式立交橋1～60m。

圖1 起點～K109+400段路線示意

2.3.2 K110+100～K112+600段

初步設(shè)計連界互通匝道下穿主線，互通主線橋橋梁需要跨越匝道及被交路，橋梁較長，定測方案考慮立交更好的服務(wù)于地方，定測線位向西偏移，留出連界互通匝道布置的位置，采用匝道上跨主線，主線橋縮短了180m。

圖2 K110+100～K112+600段路線示意

2.3.3 K113+300～K120+700段

該段地形高差較大，標(biāo)高由640m降至440m，線路需要設(shè)置隧道穿越馬鞍山，跨越周家溝，展線下坡，隧道宜早進(jìn)洞早出洞，便于路線下坡;從地質(zhì)條件上看，馬鞍山隧道為低瓦斯隧道，應(yīng)盡量縮短隧道長度;煤礦采空區(qū)較多，應(yīng)盡量繞避。

初步設(shè)計推薦線為晚進(jìn)洞早出洞的方案，隧道最短，但多穿越1個煤礦采空區(qū)，橋梁較長。定測方案為早進(jìn)洞早出洞的方案，隧道出口標(biāo)高低8m，降低了巖堆上填方高度的同時，更利于路線下坡，隧道雖較初設(shè)線長344m，但圍巖級別較好，且隧道完全繞避煤礦采空區(qū)，橋梁減少733m。

圖3 K113+300～K120+700段路線示意

2.3.4 K125+900～K131+100段

該段不良地質(zhì)體較多，主要有滑坡、巖堆、危巖落石、采空區(qū)等，應(yīng)繞避;與天然氣管線平行，挖方需要采用控制爆破，應(yīng)減少挖方邊坡高度及挖方量。定測線位較初步設(shè)計線位走低，盡量避開不良地質(zhì)體，同時減少挖方，增加了填方路段;減少3座橋梁590.5m。

圖4 K125+900～K131+100段路線示意

2.3.5 K138+500～K143+500

定測線在初步設(shè)計線位的基礎(chǔ)上調(diào)整，主要為增大與天燃?xì)夤艿慕唤?，避開220 kV高壓線鐵塔，同時縮短橋梁長度124m。

圖5 K138+500～K143+500段路線示意

2.3.6 K149+000～K157+195.716

該段主要工程為橋梁，根據(jù)縮短橋梁長度的思路，結(jié)合橋位的調(diào)整，定測線較初步設(shè)計線整體往南移，從溝谷最窄處跨越，優(yōu)化后減少橋梁347.5m，涵洞少了10座。

圖6 K149+000～K157+195.716段路線示意

3 總結(jié)

定測詳勘外業(yè)驗收階段路線方案優(yōu)化方法遵循了較強(qiáng)的規(guī)律性，可應(yīng)用在每個項目之中;優(yōu)化原則的提出作為優(yōu)化方法重要核心，需要與項目的實際情況緊密結(jié)合，這體現(xiàn)了其較強(qiáng)的針對性;分段優(yōu)化則是其局部性特點表現(xiàn);優(yōu)化過程更注重細(xì)節(jié)(土石方、橋位、隧道洞口等)、更強(qiáng)調(diào)各專業(yè)之間的溝通則是設(shè)計人員應(yīng)該注重的。另一方面，優(yōu)化的成果不以是否豐碩論成敗，只要是優(yōu)化，就有意義。

［1］ 交通部公路司．新概念公路設(shè)計指南(2005版)［M］．人民交通出版社，2005

［2］ 交通部公路司．降低造價公路設(shè)計指南(2005版)［M］．人民交通出版社，2005

［3］ 孫家駟．道路勘測設(shè)計(第3版)［M］．重慶大學(xué)出版社，2011

［4］ JTG D20－2006公路路線設(shè)計規(guī)范［S］